(57)【要約】【課題】一定期間に亘り被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工の加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一化すること。【解決手段】本発明においては、レーザシーム溶接時間を通じて、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーを一定値ＰSに保ち、溶接ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるようにパルスレーザ光ＦＢiのデューティＤiを可変で制御する。したがって、最初のステージ区間（ｔ0〜ｔ1）では、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーはＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）がサイクル毎に増大し、レーザパワー（単位時間当たりのレーザエネルギー）は線形的に上昇する。【選択図】  図１３
2013240801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿った任意のレーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定する第１の工程と、
前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する第２の工程と、
前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定する第３の工程と、
前記レーザパワー・スケジュールを時間軸に沿って前記変調周波数のサイクルでサンプリングし、各サンプリング値の前記レーザパワー基準値に対する相対値をデューティに置き換える第４の工程と、
前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成する第５の工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿って繋ぎ合わさる１つまたは複数の線形レーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定する第１の工程と、
前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する第２の工程と、
前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定する第３の工程と、
各々の前記線形レーザパワー特性について、その区間の時間の長さに対応する前記変調周波数のサイクル数のデータと、初期値のデータと、サイクル毎に増分または減分する単位変化量のデータとを１ステージのパラメータデータとして生成する第４の工程と、
前記レーザ加工を実施する前または実施する際に、時間軸に沿って、各ステージ毎に前記パラメータデータを基に前記初期値に前記単位変化量を前記変調周波数のサイクル毎に繰り返し継ぎ足す演算処理を行って前記線形レーザパワー特性を復元する第５の工程と、
復元された前記線形レーザパワー特性における各サイクルのレーザパワーの値を、前記レーザパワー基準値に対する相対値としてデューティに換算する第６の工程と、
前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成する第７の工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項３】
前記レーザ加工において、前記被加工物上に設定された加工ラインに沿って前記パルスレーザ光のビームスポットを相対的に移動させ、単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように前記ビームスポットの移動速度を可変で制御する、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記変調周波数は、１０Ｈｚ〜５０ｋＨｚである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
加工時間中に被加工物上に設定された加工ラインに沿ってビームスポットを相対的に移動させながら前記被加工物に繰り返しのパルスレーザ光を照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
加工時間中に前記パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保ち、前記加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように前記パルスレーザ光のデューティを可変で制御するレーザ加工方法。
【請求項６】
一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、
前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿った任意のレーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定するレーザパワー・スケジュール設定部と、
前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する変調周波数設定部と、
前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定するレーザパワー基準値設定部と、
前記レーザパワー・スケジュールを時間軸に沿って前記変調周波数のサイクルでサンプリングし、各サンプリング値の前記レーザパワー基準値に対する相対値をデューティに置き換えて、前記レーザパワー・スケジュールに対応するデューティ・スケジュールを設定するデューティ・スケジュール設定部と、
前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成するパルスレーザ生成部と
を有するレーザ加工装置。
【請求項７】
一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、
前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿って繋ぎ合わさる所望の１つまたは複数の線形レーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定するレーザパワー・スケジュール設定部と、
前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する変調周波数設定部と、
前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定するレーザパワー基準値設定部と、
各々の前記線形レーザパワー特性について、その区間の持続時間に対応する前記変調周波数のサイクル数のデータと、初期値のデータと、サイクル毎に増分または減分する単位変化量のデータとを１ステージのパラメータデータとして生成するパラメータデータ生成部と、
前記レーザ加工を実施する前または実施する際に、時間軸に沿って、各ステージ毎に前記パラメータデータを基に前記初期値に前記単位変化量を前記変調周波数のサイクル毎に繰り返し継ぎ足す演算処理を行って前記線形レーザパワー特性を復元するレーザパワー特性復元部と、
各ステージ毎に復元された前記線形レーザパワー特性における各サイクルのレーザパワーの値を、前記レーザ出力基準値に対する相対値としてデューティに変換するデューティ変換部と、
前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成するパルスレーザ生成部と
を有するレーザ加工装置。
【請求項８】
前記レーザ加工において、前記被加工物上に設定された加工ラインに沿って前記パルスレーザ光のビームスポットを相対的に移動させるレーザビームスポット移動機構と、
前記加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように前記ビームスポットの移動速度を制御する移動速度制御部と
を有する請求項６または請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記変調周波数は、１０Ｈｚ〜５０ｋＨｚである、請求項６〜８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
一定周波数で繰り返しのパルスレーザ光を生成するためのレーザ生成部と、
前記パルスレーザ光を被加工物に集光照射するためのレーザ照射部と、
前記被加工物上に設定された加工ラインに沿って前記パルスレーザ光のビームスポットを相対的に移動させるためのビームスポット移動機構と、
加工時間中に前記パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保つためのピークパワー制御部と、
加工時間中に前記加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように前記パルスレーザ光のデューティを可変で制御するデューティ制御部と
を有するレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に一定の期間に亘りレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に一定の期間に亘りレーザ光を照射するレーザ加工の最も代表的な例は、レーザシーム溶接である。レーザシーム溶接は、被加工物に連続発振（ＣＷ）またはパルス発振のレーザ光を照射しながら被加工物上でレーザ光のビームスポットを溶接ラインに沿って相対的に移動させ、溶接ビードまたは溶接スポットを少しずつずらしながら重ね合わせて連続した接合部を形成するようにしている。
【０００３】
従来より、レーザシーム溶接では、溶接ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度を一定に制御するために、レーザ光のピークパワーを可変で制御する技術が用いられている。たとえば、丸い金属キャップの外周縁部をレーザシーム溶接によって本体に接合する場合は、ビームスポットの移動速度が立ち上がる始端部でレーザ光のピークパワーを次第に上げる制御（アップ・スロープ・コントロール）を行い、ビームスポットの移動速度が一定に保たれる中間部でレーザ光のピークパワーを一定に保ち、ビームスポットの移動速度が立ち下がる終端部でレーザ光のピークパワーを次第に下げる制御（ダウン・スロープ・コントロール）を行っている。
【０００４】
しかしながら、実際には、上記のような円環状の溶接ライン上でシーム溶接を丁度一周させると、その始端部および終端部の溶け込み形状（深さおよび幅）が不十分で、金属キャップの周回方向で溶接強度が均一にならない。このため、シーム溶接を溶接ラインの一周よりも少しオーバーランさせて終端部と始端部を重ねるようにしている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４０６８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、レーザシーム溶接において単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように、ビームスポットの移動速度に合わせてレーザ光のピークパワーを可変で制御するレーザ溶接法は、ビームスポットの移動速度が落ち込む箇所で溶け込み形状ないし溶接強度が不十分になりやすい。このため、シーム溶接ラインが円環状に閉じている場合は、レーザ光のビームスポットを一周よりも少しオーバーランさせることによって、終端部および始端部における溶け込み不足を補っている。しかし、この手法は効率的ではない。
【０００７】
また、たとえば矩形の金属キャップの外周縁部をレーザシーム溶接によって本体に接合する場合は、ビームスポットの移動速度が大きく落ち込む金属キャップの全ての角部または四隅でオーバーランを行う（溶け込みの不足を補う）ことは不可能である。このため、従来は、妥協策として溶接ラインの角部に丸み（Ｒ）をつけてビームスポット移動速度の落ち込みを少なくしているが、金属キャップの下地（本体）をそのぶん肉厚にしなければならないという不利点を来している。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、一定期間に亘り被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工の加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一化することができるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点におけるレーザ加工方法は、一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿った任意のレーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定する第１の工程と、前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する第２の工程と、前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定する第３の工程と、前記レーザパワー・スケジュールを時間軸に沿って前記変調周波数のサイクルでサンプリングし、各サンプリング値の前記レーザパワー基準値に対する相対値をデューティに置き換える第４の工程と、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成する第５の工程とを有する。
【００１０】
また、本発明の第１の観点におけるレーザ加工装置は、一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿った任意のレーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定するレーザパワー・スケジュール設定部と、前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する変調周波数設定部と、前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定するレーザパワー基準値設定部と、前記レーザパワー・スケジュールを時間軸に沿って前記変調周波数のサイクルでサンプリングし、各サンプリング値の前記レーザパワー基準値に対する相対値をデューティに置き換えて、前記レーザパワー・スケジュールに対応するデューティ・スケジュールを設定するデューティ・スケジュール設定部と、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成するパルスレーザ生成部とを有する。
【００１１】
上記第１の観点におけるレーザ加工方法またはレーザ加工装置においては、パルスレーザ光のデューティを可変で制御することにより、レーザパワー密度とピークパワーの両方をそれぞれ一定に制御することができる。これによって、レーザ加工の加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一化することができる。また、所与のレーザ加工のためのスケジュールを設定管理するに当たっては、レーザパワー・スケジュール、変調周波数およびレーザパワー基準値をレーザパワー特性の異なる区間の数に関係なく１つのスケジュールで設定入力すればよいので、ユーザの設定操作に要する作業を大幅に簡略化することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点におけるレーザ加工方法は、一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿って繋ぎ合わさる１つまたは複数の線形レーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定する第１の工程と、前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する第２の工程と、前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定する第３の工程と、各々の前記線形レーザパワー特性について、その区間の時間の長さに対応する前記変調周波数のサイクル数と、初期値のデータと、サイクル毎に増分または減分する単位変化量のデータとを１ステージのパラメータデータとして生成する第４の工程と、前記レーザ加工を実施する前または実施する際に、時間軸に沿って、各ステージ毎に前記パラメータデータを基に前記初期値に前記単位変化量を前記変調周波数のサイクル毎に繰り返し継ぎ足す演算処理を行って前記線形レーザパワー特性を復元する第５の工程と、復元された前記線形レーザパワー特性における各サイクルのレーザパワーの値を、前記レーザパワー基準値に対する相対値としてデューティに換算する第６の工程と、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成する第７の工程とを有する。
【００１３】
本発明の第２の観点におけるレーザ加工装置は、一定の期間に亘りレーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、前記レーザ光のレーザパワーについて前記一定の期間に亘り時間軸に沿って繋ぎ合わさる所望の１つまたは複数の線形レーザパワー特性を表わすレーザパワー・スケジュールを設定するレーザパワー・スケジュール設定部と、前記レーザパワー・スケジュールについて所望の変調周波数を設定する変調周波数設定部と、前記レーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値と同じか、またはそれよりも大きいレーザパワー基準値を設定するレーザパワー基準値設定部と、各々の前記線形レーザパワー特性について、その区間の持続時間に対応する前記変調周波数のサイクル数と、初期値のデータと、サイクル毎に増分または減分する単位変化量のデータとを１ステージのパラメータデータとして生成するパラメータデータ生成部と、前記レーザ加工を実施する前または実施する際に、時間軸に沿って、各ステージ毎に前記パラメータデータを基に前記初期値に前記単位変化量を前記変調周波数のサイクル毎に繰り返し継ぎ足す演算処理を行って前記線形レーザパワー特性を復元するレーザパワー特性復元部と、各ステージ毎に復元された前記線形レーザパワー特性における各サイクルのレーザパワーの値を、前記レーザ出力基準値に対する相対値としてデューティに変換するデューティ変換部と、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記レーザ加工に用いる前記レーザ光として、前記変調周波数に対応する一定の繰り返し周波数と、前記レーザ出力基準値に対応する一定のピークパワーと、前記レーザパワー・スケジュールに基づいて前記変調周波数のサイクル毎に可変で推移するデューティとを有する繰り返しのパルスレーザ光を前記一定の期間に亘って生成するパルスレーザ生成部とを有する。
【００１４】
上記第２の観点におけるレーザ加工方法またはレーザ加工装置においても、パルスレーザ光のデューティを可変で制御することにより、レーザパワー密度とピークパワーの両方をそれぞれ一定に制御することができる。これによって、レーザ加工の加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一化することができる。また、ユーザは、所与のレーザ加工のためのスケジュールを設定管理するに当たり、レーザパワー・スケジュール、変調周波数およびレーザパワー基準値をレーザパワー特性の異なる区間の数に関係なく１つのスケジュールで設定入力すればよいので、設定操作の手間を大幅に省ける。さらに、装置側においても、データ管理に要する資源を大幅に低減することができる。
【００１５】
本発明の第３の観点におけるレーザ加工方法は、レーザ加工時間中に被加工物上に設定された加工ラインに沿ってビームスポットを相対的に移動させながら前記被加工物に繰り返しのパルスレーザ光を照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、レーザ加工時間中に前記パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保ち、前記加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように、前記パルスレーザ光のデューティを可変で制御する。
【００１６】
また、本発明の第３の観点におけるレーザ加工装置は、一定周波数で繰り返しのパルスレーザ光を生成するためのレーザ生成部と、前記パルスレーザ光を被加工物に集光照射するためのレーザ照射部と、前記被加工物上に設定された加工ラインに沿って前記パルスレーザ光のビームスポットを相対的に移動させるためのビームスポット移動機構と、レーザ加工時間中に前記パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保つためのピークパワー制御部と、レーザ加工時間中に前記加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように、前記パルスレーザ光のデューティを可変で制御するデューティ制御部とを有する。
【００１７】
上記第３の観点におけるレーザ加工方法またはレーザ加工装置においては、加工時間を通じて、加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度を一定に保ち、かつパルスレーザ光のピークパワーを一定値に保つので、ビームスポットの移動速度に関係なく各位置のレーザ加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一に制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のレーザ加工方法またはレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、一定期間に亘り被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工の加工結果ないし加工品質を効率的かつ適確に均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示すプロック図である。
【図２】上記レーザ加工装置において、レーザシーム溶接のための所望のレーザパワー特性を設定入力するための制御部の処理手順を示すフローチャート図である。
【図３】円形の金属キャップの外周縁部をレーザシーム溶接により下地の本体に接合するレーザ加工を示す略平面図である。
【図４】図３のレーザシーム溶接においてシーム溶接の終端部を始端部に重ねる従来技術の手法を示す略平面図である。
【図５Ａ】図３のレーザシーム溶接のために設定されるレーザパワー・スケジュールの一例を示す図である。
【図５Ｂ】図３のレーザシーム溶接のために設定される変調周波数の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図３のレーザシーム溶接のために設定されるレーザパワー基準値の一例を示す図である。
【図６】図３のレーザシーム溶接のために設定されるビームスポット移動速度特性を示す図である。
【図７】サンプリング方式によりレーザパワー・スケジュールをデューティ・スケジュールに変換する手法を示す図である。
【図８】デューティ・スケジュールのデータを保存するためのメモリマッピングを示す図である。
【図９】レーザパワー・スケジュールを曲線で設定する一例を示す図である。
【図１０】ステージ変調方式におけるパラメータデータのフォーマット例を示す図である。
【図１１】全部（３ステージ）のパラメータデータを一括して管理する表を示す図である。
【図１２】サンプリング変調方式を用いて設定したレーザシーム溶接を実行するための制御部の処理手順示すフローチャート図である。
【図１３】図１２の処理手順によって図３のレーザシーム溶接を実行する場合の各部の波形を示す図である。
【図１４】ステージ変調方式を用いて設定したレーザシーム溶接を実行するための制御部の処理手順示すフローチャート図である。
【図１５】図１４の処理手順によって図３のレーザシーム溶接を実行する場合の各部の波形を示す図である。
【図１６】矩形の金属キャップの外周縁部を本体に接合するレーザシーム溶接の一例を示す図である。
【図１７】図１６のレーザシーム溶接の様子を示す部分拡大斜視図である。
【図１８】図１６のレーザシーム溶接を実行する場合の各部の波形を示す図である。
【図１９】実施形態のレーザ加工装置におけるパワー・フィードバック制御機構の一構成例を示す図である。
【図２０】パワー・フィードバック制御機構の別の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［装置構成］
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、単発または連発（繰り返し）のパルスレーザ光ＦＢを被加工物ＷＰに照射して所望のレーザ溶接加工を行うファイバレーザ溶接機として構成されており、ファイバレーザ発振器１０、レーザ電源１２、レーザ入射部１４、ファイバ伝送系１５、レーザ出射部１６、制御部１８、タッチパネル２０等を有している。
【００２２】
ファイバレーザ発振器１０は、発振用の光ファイバ（以下「発振ファイバ」と称する。）２２と、この発振ファイバ２２の一端面にポンピング用の励起光ＭＢを照射する電気光学励起部２４と、発振ファイバ２２を介して光学的に相対向する一対の光共振器ミラー２６，２８とを有しており、発振器全体でレーザ電源１２より供給される電気エネルギーをレーザ光のレーザエネルギーに変換する電光変換部を構成している。
【００２３】
電気光学励起部２４は、励起光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）３０および集光用の光学レンズ３２を有している。パルスレーザ光ＦＢを用いるレーザ加工が行われる時は、ＬＤ３０が、レーザ電源１２より所望のパルス波形を有するＬＤ駆動電流（またはＬＤ励起電流）ＩDを供給または注入されて発光駆動され、所定波長のパルス励起光（ＬＤ光）ＭＢを発生する。光学レンズ３２は、ＬＤ３０からのパルス励起光ＭＢを発振ファイバ２２の一端面に集光入射させる。ＬＤ３０と光学レンズ３２との間に配置される光共振器ミラー２６は、ＬＤ３０側から入射したパルス励起光ＭＢを透過させ、発振ファイバ２２側から入射した発振光線を共振器の光軸上で全反射するように構成されている。
【００２４】
発振ファイバ２２は、図示省略するが、発光元素としてたとえば希土類元素のイオンをドープしたコアと、このコアを同軸に取り囲むクラッドとを有しており、コアを活性媒体とし、クラッドを励起光の伝播光路としている。上記のようにして発振ファイバ２２の一端面に入射したパルス励起光ＭＢは、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながら発振ファイバ２２の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中の希土類元素イオンを光励起する。こうして、コアの両端面から軸方向に所定波長の発振光線が放出され、この発振光線が光共振器ミラー２６，２８の間を何度も行き来して共振増幅され、部分反射ミラーからなる片側の光共振器ミラー２８より該所定波長を有するパルスレーザ光ＦＢが取り出される。
【００２５】
なお、光共振器内において、光学レンズ３２，３４は、発振ファイバ２２の端面から放出されてきた発振光線を平行光にコリメートして光共振器ミラー２６，２８へ通し、光共振器ミラー２６，２８で反射して戻ってきた発振光線を発振ファイバ２２の端面に集光させる。また、発振ファイバ２２を通り抜けたパルス励起光ＭＢは、光学レンズ３４および光共振器ミラー２８を透過したのち折り返しミラー３６にて傍らのレーザ吸収体３８に向けて折り返される。光共振器ミラー２８より出力されたパルスレーザ光ＦＢは、この折り返しミラー３６をまっすぐ透過し、次いでビームスプリッタ４０を通ってからレーザ入射部１４に入る。
【００２６】
ビームスプリッタ４０は、入射したパルスレーザ光ＦＢのごく一部（たとえば１％）を所定方向つまりパワーモニタ用のフォトセンサ（ＰＤ）４２側へ反射し、残りの大部分（９９％）をまっすぐ透過させる。フォトセンサ（ＰＤ）４２の正面には、ビームスプリッタ４０からの反射光またはモニタ光ＲFBを集光させる集光レンズ４４が配置されている。
【００２７】
フォトセンサ（ＰＤ）４２は、ビームスプリッタ４０からのモニタ光ＲFBを光電変換して、パルスレーザ光ＦＢのパワーを表す電気信号（パワー測定信号）を出力する。レーザ出力測定回路４５は、フォトセンサ４２の出力信号を基にパルスレーザ光ＦＢのパワー測定値ＭFBを求める。レーザ出力測定回路４５で得られたパワー測定値ＭFBは、フィードバック信号としてレーザ電源１２に与えられる。
【００２８】
ビームスプリッタ４０をまっすぐ透過してレーザ入射部１４に入ったパルスレーザ光ＦＢは、最初にベントミラー４６で所定方向に折り返され、次いで入射ユニット４８内で集光レンズ５０により集光されてファイバ伝送系１５の伝送用光ファイバ（以下「伝送ファイバ」と称する。）５２の一端面に入射する。伝送用光ファイバ５２は、たとえばＳＩ（ステップインデックス）形ファイバからなり、入射ユニット４８内で入射したパルスレーザ光ＦＢをレーザ照射部１６の出射ユニット５４まで伝送する。出射ユニット５４は、伝送ファイバ５２の終端面より出たパルスレーザ光ＦＢを平行光にコリメートするコリメートレンズ５６と、平行光のパルスレーザ光ＦＢを所定の焦点位置つまり加工ステージ６０上の被加工物ＷＰに集光させるｆθレンズ５８とを有している。
【００２９】
被加工物ＷＰにおいては、パルスレーザ光ＦＢが集光照射した溶接ポイントまたは溶接ライン上でレーザエネルギーにより被加工材質が溶融し、パルス照射終了後に凝固してナゲットが形成される。一回の溶接スケジュールで多数のパルスレーザ光ＦＢを一定サイクルで繰り返し被加工物ＷＰに照射するときは、上記の各部の動作がその一定周期（繰り返し周波数）で繰り返される。
【００３０】
加工ステージ６０は、たとえばＸＹテーブル機構を有しており、レーザシーム溶接が行われる時は、パルスレーザ光ＦＢのビームスポットが被加工物ＷＰ上で溶接ラインに沿って相対的に移動するように、被加工物ＷＰをＸＹ方向（２次元方向）で動かすように構成されている。
【００３１】
制御部１８は、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（フィルードプログラマブル・ゲートアレイ）、ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器，アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、インタフェース回路等を有しており、装置内の制御に関係する機能の全部を含んでいる。特に、制御部１８のマイクロコンピュータは、中央演算処理装置、プログラムメモリ、データメモリ等を含んでおり、プログラムメモリに格納されている各種プログラム（ソフトウェア）にしたがって装置全体ないし各部の動作を制御する。なお、この実施形態では制御部１８が１つの制御ユニットとして示されているが、複数の制御ユニットが制御部１８の諸機能を並列的または階層的に分担する形態を採ってもよい。
［スケジュール設定時の作用］
【００３２】
図２に、レーザシーム溶接のスケジュール設定においてユーザ（現場の管理者、作業者等）の希望するレーザパワー特性を設定入力するための制御部１８の処理手順を示す。制御部１８は、タッチパネル２０の表示部２０ａおよび入力部２０ｂを介してマン・マシン・インタフェースにより各種の設定入力処理を行う。
【００３３】
ここで、図３に示すように、円形の金属キャップ６２の外周縁部をレーザシーム溶接によって下地の本体（図示せず）に接合するレーザ加工を例にとる。このレーザシーム溶接では、金属キャップ６２の外周縁部に設定された円環状の溶接ライン６４に沿って繰り返しのパルスレーザ光ＦＢのビームスポットＢＳFBを少しずつずらして重ね合わせながら移動させる。従来は、始端部および終端部の接合仕上がりないし接合強度を補強するために、図４に示すように溶接ライン６４上でビームスポットＢＳFBを一周よりも少しオーバーランさせて終端部を始端部にオーバーラップさせていた。これに対して、この実施例では、以下に説明するように、ビームスポットＢＳFBのオーバーランの範囲をできるだけ少なくして一周で止める手法を採りつつ、始端部および終端部で効率よく中間部と同等の接合仕上がりないし接合強度を得ることができる。
【００３４】
先ず、ユーザは、タッチパネル２０を通じてレーザシーム溶接のための設定モードを選択し、表示部２０ａの画面上で図５Ａに示すようなレーザパワー・スケジュールを設定する（ステップＳ1）。このレーザパワー・スケジュールは、レーザシーム溶接の所要時間ＴSおよびレーザパワー（単位時間当たりのレーザエネルギー）の推移についてユーザの希望する特性を連続波（ＣＷ）の形態で画面入力したものである。
【００３５】
図示の例のレーザパワー・スケジュールは、図６に示すようなビームスポット移動速度のスケジュールに対応しており、溶接ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度を一定に制御するために、ビームスポット移動速度が立ち上がる始端部の区間（ｔ0〜ｔ1）ではレーザパワーを一定のレートで上げ（アップ・スロープ・コントロールをかけ）、ビームスポットの移動速度が一定に保たれる中間部の区間（ｔ1〜ｔ2）ではレーザパワーを一定に保ち、ビームスポットの移動速度が立ち下がる終端部の区間（ｔ2〜ｔ3）ではレーザパワーを次第に下げる（ダウン・スロープ・コントロールをかける）という設定内容になっている。
【００３６】
次に、ユーザは、タッチパネル２０を通じて、図５Ｂに示すように所望の変調周波数（図示の例では５ｋＨｚ）を設定入力する（ステップＳ2）。この変調周波数は、後述するようにパルスレーザ光ＦＢの繰り返し周波数を規定する。通常、変調周波数は、好ましくは１０Ｈｚ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数から選ばれる。
【００３７】
次いで、ユーザは、タッチパネル２０を通じて、図５Ｃに示すように所望のレーザパワー基準値ＰSを設定入力する（ステップＳ3）。ここで、レーザパワー基準値ＰSは、今回設定されたレーザパワー・スケジュール上のレーザパワーの最大値ＰMと同じか、またはそれよりも大きな値（つまりＰM≦ＰS）に選ばれる。たとえば、レーザパワーの最大値ＰMが４ｋＷの場合、レーザパワー基準値ＰSとして５ｋＷが設定される。
【００３８】
なお、レーザパワー・スケジュールとは別に、ビームスポット移動速度（図６）および移動経路等のスケジュール（ビームスポット移動特性スケジュール）も用意される。ここで、ビームスポットは、金属キャップ６２の外周縁部に設定された円環状の溶接ラインを丁度一周して、移動の終了位置がスタート位置に略重なるようになっている。
【００３９】
通常、ビームスポット移動速度は、任意に設定できる可変の加工条件ではなく、加工ステージ６０の速度特性（限界速度）によって決まる。したがって、ユーザは、加工ステージ６０の速度特性を計測してから、それに合わせてレーザパワー・スケジュールを上記のように設定入力する。
【００４０】
制御部１８は、全ての必要なパラメータ項目（レーザパワー・スケジュール／変調周波数／パワー基準値／ビームスポット移動特性）についてユーザ側からの設定入力が済むと、所要の演算処理によってレーザパワー・スケジュールをデューティ・スケジュールに変換する（ステップＳ4）。
【００４１】
このスケジュール変換処理では、図７に示すように、レーザパワー・スケジュールを時間軸に沿って変調周波数のサイクル（周期Ｔc）でサンプリングし、各サンプリング値Ｐi（i=１，２，３・・，ｎ）のレーザパワー基準値ＰSに対する相対値（Ｐi／ＰS）をデューティＤi（％）に置き換えて（Ｄi＝１００×Ｐi／ＰSの演算を行って）、レーザパワー・スケジュールに対応するデューティ・スケジュールを取得する。このデューティ・スケジュールにおいて、各サイクルのパルス幅ＴiはデューティＤiに比例し、Ｔi＝Ｔc×（Ｄi／１００）である。
【００４２】
制御部１８は、こうして取得したデューティ・スケジュールのデータ、つまり各サイクルのデューティ（Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，・・・）および／またはパルス幅（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・）のデータをたとえば図８に示すようなメモリマッピングで他の設定値（変調周波数、パワー基準値等）のデータと一緒にメモリに保存する（ステップＳ5）。
【００４３】
上記のようなサンプリング変調方式は、レーザパワー・スケジュールを変調周波数のサイクルで小刻みに分解してデューティ・スケジュールに変換するので、レーザパワー・スケジュールを直線に限らず任意の曲線で設定できるという特長または利点がある。したがって、別の例として、たとえば図９に示すように所望のレーザパワー・スケジュールを曲線で設定しても、このレーザパワー・スケジュールに正確に対応するデューティ・スケジュールを設定することができる。もっとも、その一方で、サンプリング変調方式は、デューティ・スケジュールのデータ量が膨大になるという一面（不利点）もある。
【００４４】
したがって、サンプリング変調方式の代用として、あるいはサンプリング変調方式との併用で、次のようなステージ変調方式を用いてもよい。このステージ変調方式は、図５Ａのようにレーザパワー・スケジュールを１つまたは複数の直線Ａ1，Ａ2，Ａ3をシリアルに繋いで作成する場合に好適に使える。ここで、レーザパワー・スケジュールの構成要素である直線区間Ａh（h=1,2,3）の各々が１つのステージを形成する。そして、図１０に示すように、各ステージ毎に、「初期値」のデータ、「単位変化量」のデータおよび「サイクル数（演算回数）」のデータからなるパラメータデータが制御部１８のマイクロコンピュータで生成される。
【００４５】
たとえば、図５Ａのレーザパワー・スケジュールは、３つのステージからなり、時間軸に沿って独立した傾きを有する３つの直線つまり線形的なレーザパワー特性Ａ1，Ａ2，Ａ3がこの順序でシリアルに繋がっている。ここで、第１ステージの線形レーザパワー特性Ａ1においては、図７に示すように、「初期値」はＰa、「単位変化量」はΔＰa（ΔＰa＞０）、「サイクル数（演算回数）」はＮaである。第２ステージの線形レーザパワー特性Ａ2においては、「初期値」はＰb、「単位変化量」はΔＰb（ΔＰb＝０）、「サイクル数（演算回数）」はＮbである。第３ステージの線形レーザパワー特性Ａ3においては、「初期値」はＰc、「単位変化量」はΔＰc（ΔＰc＜０）、「サイクル数（演算回数）」はＮcである。したがって、図５Ａのレーザパワー・スケジュールを再構築するためには、図１１に示すように、３ステージ分のパラメータデータ（合計９個のデータ）を保存しておくだけでよい。
［スケジュール実行時の作用］
【００４６】
図１２に、サンプリング変調方式を用いて設定したレーザシーム溶接のスケジュールを実行するための制御部１８の処理手順を示す。図１３に、この処理手順によって図３のレーザシーム溶接を実行する場合の各部の波形を示す。
【００４７】
制御部１８は、レーザシーム溶接について所望のスケジュールの実行を指示する起動信号を入力すると、先ず初期化でその指定されたスケジュールの下に設定されているデューティ・スケジュール、繰り返し周波数（変調周波数）、ピークパワー基準値等のデータをメモリから読み出してそれぞれ所定のレジスタにセットする（ステップＡ1）。
【００４８】
次いで、制御部１８は、加工ステージ６０を通じてビームスポット移動動作を開始させる（ステップＡ2）。この場合、制御部１８は、加工ステージ６０を直接制御するコントローラ（図示せず）と連携してビームスポット移動動作を開始させる。そして、これと同時または前後して、最初のサイクルのデューティＤ1をデューティ・スケジュールから引き抜いてセットする（ステップＡ3）。このデューティＤ1の引き抜きによって、それに対応するパルス幅Ｔ1が確定する。
【００４９】
そして、当該スケジュールの最初のサイクルが開始されると（ステップＡ4）、繰り返し周波数（変調周波数）を規定するクロックＣＫの立ち上がりに応動して、制御部１８はレーザ電源１２およびレーザ発振部１０を通じてパルス幅Ｔ1のパルスレーザ光ＦＢ1を生成する（ステップＡ5）。図３のレーザシーム溶接の場合は、Ｄ1＝０、Ｔ1＝０であるから、最初のサイクルのパルスレーザ光ＦＢ1は実際には発振出力されない。
【００５０】
なお、図７のサンプリング変調においては、各サイクルの始端でレーザパワー・スケジュール上のパワーの値をサンプリングしているので、上記のようにＤ1＝０、Ｔ1＝０となっている。しかし、これは一例である。サンプリングのタイミングは、各サイクル内の任意の（時間軸上の）位置に設定可能であり、たとえば各サイクルの中心でサンプリングしてもよい。あるいは、各サイクルのパワーの平均値をサンプリングしてもよい。したがって、Ｄ1＞０、Ｔ1＞０の場合もあり得る。
【００５１】
次に、制御部１８は、２番目のサイクルのデューティＤ2をデューティ・スケジュールから引き抜いてセットする（ステップＡ6→Ａ7→Ａ3）。デューティＤ2の引き抜きによって、それに対応するパルス幅Ｔ2が確定する。ここで、Ｄ2，Ｔ2は、０＜Ｄ2、０＜Ｔ2で、非常に小さい。
【００５２】
制御部１８は、２番目のサイクルが開始されると（ステップＡ4）、レーザ電源１２およびレーザ発振部１０を通じて、ピークパワーがＰS（基準値）でパルス幅がＴ2のパルスレーザ光ＦＢ2を生成する（ステップＡ5）。
【００５３】
以後、上記と同様の処理手順が繰り返されることにより、３番目のサイクルではピークパワーがＰS（基準値）およびパルス幅がＴ3（Ｔ2＜Ｔ3）のパルスレーザ光ＦＢ3が生成され、４番目のサイクルではピークパワーがＰS（基準値）でパルス幅がＴ4（Ｔ3＜Ｔ4）のパルスレーザ光ＦＢ4が生成される。こうして、最初のステージ区間（ｔ0〜ｔ1）では、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーはＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）がサイクル毎に増大し、レーザパワー（単位時間当たりのレーザエネルギー）は線形的に上昇する。
【００５４】
次のステージ区間（ｔ1〜ｔ2）では、パルスレーザ光ＦＢのピークパワーがＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）も一定値つまり最大値ＤM（ＴM）を保ち、レーザパワーは最大値ＰMを持続する。
【００５５】
最後のステージ区間（ｔ2〜ｔ3）では、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーはＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）がサイクル毎に減少し、レーザパワーが最大値ＰMから基底値（０ワット）まで線形的に低下する。そして、レーザシーム溶接時間が終了（タイムアップ）すると（ステップＡ6）、加工ステージ６０によるビームスポット移動動作が停止する（ステップＡ8）。この場合、溶接ライン６４上でビームスポットＢＳFBはスタート位置と同じ位置で停止する。
【００５６】
図１４に、ステージ変調方式を用いて設定したレーザシーム溶接のスケジュールを実行するための制御部１８の処理手順を示す。図１５に、この処理手順により図３のレーザシーム溶接を実行するときの各部の波形を示す。
【００５７】
制御部１８は、レーザシーム溶接について所望のスケジュールの実行を指示する起動信号を入力すると、先ず初期化でその指定されたスケジュールの下に設定されている全ステージ分のパラメータデータ（図１１）、繰り返し周波数（変調周波数）等のデータをメモリから読み出してそれぞれ所定のレジスタにセットする（ステップＢ1）。
【００５８】
次いで、制御部１８は、加工ステージ６０を通じてビームスポット移動動作を開始させる（ステップＢ2）。この場合も、制御部１８は、加工ステージ６０を直接制御するコントローラ（図示せず）と連携してビームスポット移動動作を開始させる。そして、これと同時または前後して、最初（第１）のステージのパラメータデータから「初期値」、「単位変化量」および「サイクル数」の各パラメータデータをそれぞれ個別にセットする（ステップＢ3）。そして、最初のサイクルのレーザパワー値Ｐ1つまり「初期値」ＰaをデューティＤ1に換算する（ステップＢ4）。デューティＤ1が決まると、パルス幅Ｔ1が確定する。
【００５９】
そして、当該スケジュールの最初のサイクルが開始されると（ステップＢ5）、繰り返し周波数（変調周波数）を規定するクロックＣＫの立ち上がりに応動して、制御部１８はレーザ電源１２およびレーザ発振部１０を通じてパルス幅Ｔ1のパルスレーザ光ＦＢ1を生成する（ステップＢ6）。図３のレーザシーム溶接の場合は、Ｄ1＝０、Ｔ1＝０であるから、最初のサイクルのパルスレーザ光ＦＢ1は実質的には発振出力されない。
【００６０】
次いで、制御部１８は、今回のサイクルのレーザパワー値Ｐ1（Ｐa）に単位変化量ΔＰaを継ぎ足して次（２番目）のサイクルのレーザパワー値Ｄ2を算出し（ステップＢ8）、このレーザパワー値Ｄ2をデューティＤ2に換算する（ステップＢ4）。デューティＤ2が決まると、パルス幅Ｔ2が確定する。ここで、Ｄ2，Ｔ2は、０＜Ｄ2、０＜Ｔ2で、非常に小さい。
【００６１】
そして、制御部１８は、２番目のサイクルが開始されると（ステップＢ5）、レーザ電源１２およびレーザ発振部１０を通じて、ピークパワーがＰS（基準値）でパルス幅がＴ2のパルスレーザ光ＦＢ2を生成する（ステップＢ6）。
【００６２】
以後、上記と同様の処理手順が繰り返されることにより、３番目のサイクルではピークパワーがＰS（基準値）およびパルス幅がＴ3（Ｔ2＜Ｔ3）のパルスレーザ光ＦＢ3が生成され、４番目のサイクルではピークパワーがＰS（基準値）でパルス幅がＴ4（Ｔ3＜Ｔ4）のパルスレーザ光ＦＢ4が生成される。こうして、第１のステージ区間（ｔ0〜ｔ1）では、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーはＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）がサイクル毎に増大し、レーザパワー（単位時間当たりのレーザエネルギー）は線形的に上昇する。
【００６３】
第１のステージの全サイクルが終了すると（ステップＢ7）、制御部１８は、第２ステージのパラメータデータから「初期値」、「単位変化量」および「サイクル数」の各パラメータデータをそれぞれ個別にセットして（ステップＢ9→Ｂ10→Ｂ3）、上記と同様の処理手順を実行する。これにより、第２のステージ区間（ｔ1〜ｔ2）では、パルスレーザ光ＦＢのピークパワーがＰS（基準値）のままでそのデューティＤi（パルス幅Ｔi）も一定値つまり最大値ＤM（ＴM）を保ち、レーザパワーは最大値ＰMを持続する。
【００６４】
そして、第２のステージの全サイクルが終了すると（ステップＢ7）、制御部１８は、第３のステージのパラメータデータから「初期値」、「単位変化量」および「サイクル数」の各パラメータデータをそれぞれ個別にセットして（ステップＢ9→Ｂ10→Ｂ3）、上記と同様の処理手順を実行する。これにより、第３のステージ区間（ｔ2〜ｔ3）では、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーはＰS（基準値）のままでデューティＤi（パルス幅Ｔi）がサイクル毎に減少し、レーザパワーが最大値ＰMから基底値（０ワット）まで線形的に低下する。そして、レーザシーム溶接時間が終了（タイムアップ）すると（ステップＢ9）、加工ステージ６０のビームスポット移動動作が停止する（ステップＢ11）。この場合も、溶接ライン６４上でビームスポットＢＳFBはスタート位置と同じ位置で停止する。
【００６５】
上記のように、この実施形態では、レーザシーム溶接時間ＴSを通じて、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーを一定値ＰSに保ち、溶接ライン６４上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるようにパルスレーザ光ＦＢiのデューティＤiを可変で制御する。かかるレーザシーム溶接法によれば、溶接ライン６４上でレーザパワー密度とピークパワーをそれぞれ一定に制御するので、ビームスポットの移動速度に関係なく各位置の溶け込み形状ないし溶接強度を均一に制御することができる。
【００６６】
すなわち、一般に、レーザ溶接における被溶接物の溶け込みは、主にレーザパワー密度とピークパワーとに依存する。したがって、この実施形態のように溶接ライン上でレーザパワー密度を一定に制御するだけでなくピークパワーも一定に制御することにより、ビームスポットの移動速度に関係なく各位置の溶け込み形状ないし溶接強度を均一に制御することができる。したがって、上記のように円形の金属キャップ６２の外周縁部を下地の本体に接合するレーザシーム溶接（図３）においては、ビームスポットＢＳFBをオーバーランさせずにぴったり一周で止める手法を採りつつ、始端部および終端部で効率よく中間部と同等の接合仕上がりないし接合強度を得ることができる。
【００６７】
また、上記実施形態のレーザ加工装置によれば、ユーザは、所与のレーザシーム溶接のためのスケジュールを設定管理するに当たっては、タッチパネル２０を通じてレーザパワー・スケジュール、変調周波数およびレーザパワー基準値をレーザパワー特性の異なる区間の数に関係なく１つのスケジュールで画面入力するだけでよい。従来のようにレーザパワー特性の異なる区間毎に個別のスケジュールを設定する方式と比較して、ユーザの設定操作に要する手間を大幅に省くことができる。さらに、ステージ変調方式を用いる場合は、装置側のデータ管理に要する資源を大幅に低減することができる。
【００６８】
さらに、本発明によれば、図１６および図１７に示すように矩形の金属キャップ７０の外周縁部を本体７２に接合するレーザシーム溶接において、一層顕著な作用効果が得られる。このレーザシーム溶接においては、繰り返しのパルスレーザ光ＦＢを矩形の金属キャップ７０の周端部に照射しつつ、加工ステージ６０の走査機構により被加工物（７０，７２）に対するパルスレーザ光ＦＢの照射位置またはビームスポットＢＳFBを移動させて、金属キャップ７０の周端部を一周するようにスポット溶接点・・，Ｗi，Ｗi+1，Ｗi+2，・・を次々と重ね合わせて連続したシーム溶接部を形成する。
【００６９】
この場合、図１８の（ａ），（ｂ）に示すように金属キャップ７０の四隅の角部ＣＮm（m=1,2,3,4）では、ビームスポットＢＳFBの移動速度が大きく落ち込むと同時に、ビームスポットＢＳFBのレーザパワー（単位時間当たりのレーザエネルギー）も同様に落ち込む。これによって、溶接ライン７４上でレーザパワー密度を一定に制御することができる。他方で、図１８の（ｃ）に示すように、角部ＣＮmでは、ビームスポットＢＳFBの移動速度に合わせてデューティが減少することによって、パルスレーザ光ＦＢiのピークパワーが一定値ＰSに保たれる。これによって、角部ＣＮiでも、辺部（直線区間）と同等の接合仕上がりないし接合強度を得ることができる。したがって、金属キャップ７０の四隅でＲをつけずに溶接ライン７４を設定することが可能であり、そのぶん本体７２を肉薄にすることができる。
［実施形態におけるパワー・フィードバック制御］
【００７０】
図１９に、この実施形態のレーザ加工装置（図１）においてレーザ電源１２および制御部１８内に設けられるパワー・フィードバック制御機構の一構成例を示す。
【００７１】
レーザ電源１２は、直流電源８０に平滑用のコンデンサ８２およびスイッチング素子８４を介して１個または複数個のＬＤ３０を接続している。スイッチング制御部８６は、基本的には、変調周波数（繰り返し周波数）のサイクル毎にデューティ・スケジュールより得られるデューティに応じて、スイッチング素子８４を変調周波数よりも格段に高い一定のスイッチング周波数（たとえば３００ｋＨｚ）でオン・オフさせる。
【００７２】
スイッチング制御部８６は、ＬＤ３０を流れる駆動電流ＩDのピーク値がレーザパワー基準値ＰSに対応する電流ピーク基準値ＩSに一致するようにスイッチング素子８４のスイッチング動作（すなわち、スイッチング周波数の各サイクルにおけるオン期間）を制御する。なお、スイッチング素子８４のスイッチング動作において、スイッチング素子８４がオフしている期間中は、フライホイールダイオード８８、チョークコイル９０およびＬＤ３０からなる閉回路で駆動電流ＩDが還流電流として流れるようになっている。
【００７３】
比較器９２は、レーザ出力測定回路４５（図１）からのパワー測定値ＭFBをレーザパワー基準値ＰSと比較して、比較誤差δＰを出力する。スイッチング制御部８６は、パワー・フィードバック制御のために、デューティ・スケジュールより得られたデューティを比較誤差δＰによって補正し、補正されたデューティに応じてスイッチング素子８４の変調周波数の各サイクルにおけるオン期間またはパルス幅を制御する。このパワー・フィードバック制御機構によれば、各サイクルのデューティを可変で補正することにより、繰り返しパルスレーザ光ＦＢのピークパワーを厳密に一定に保つことができる。
【００７４】
図２０に、パワー・フィードバック制御機構の別の構成例を示す。この構成例におけるレーザ電源１２は、直流電源８０に平滑用のコンデンサ８２および定電流回路９４を介して１個または複数個のＬＤ３０を接続している。電流制御部９６は、定電流回路９４を通じて、変調周波数（繰り返し周波数）の各サイクルにおけるオン期間またはパルス幅を制御するとともに、パワー・フィードバック制御のために、比較器９２で生成される比較誤差δＰが零に近づくように定電流回路９４を通じて駆動電流ＩDのピーク値を制御する。
［他の実施形態又は変形例］
【００７５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００７６】
たとえば、上記実施形態では、タッチパネル２０を通じてレーザパワー・スケジュール等の設定入力作業を行ったが、パーソナル・コンピュータのディスプレイ、マウス、キーボード等を用いても同様の設定入力作業を行うことができる。
【００７７】
ビームスポット移動機構として、加工ステージ６０の代わりに、あるいは加工ステージ６０と併用して、たとえばロボットにより出射ユニット５４を移動させる方式や、出射ユニット５４内にガルバノメータ・スキャナを搭載する方式も可能である。
【００７８】
上記実施形態では、加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度が一定になるように、パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保ちつつパルスレーザ光のデューティを可変で制御した。しかしながら、加工条件や加工仕様によっては、加工ライン上で単位面積当たりのレーザパワー密度に所望の変化を与えるように、パルスレーザ光のピークパワーを一定値に保ちつつパルスレーザ光のデューティを可変で制御することも可能である。
【００７９】
また、レーザ加工装置の各部においても種々の変形が可能であり、たとえばファイバレーザ発振器１０をＹＡＧレーザ発振器等に置き換えることも可能である。本発明レーザ加工方法およびレーザ加工装置は、レーザシーム溶接に限るものではなく、他の型式のレーザ溶接にも適用可能であり、さらには穴あけ、切断、等の他のレーザ加工にも適用可能である。
【００８０】
また、ファイバレーザ発振器１０（図１）において、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を有するファイバレーザ発振器やコンバイナ（光結合器）を有するファイバレーザ発振器を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０    ファイバレーザ発振器
１２    レーザ電源
１６    レーザ出射部  
１８    制御部
２０    タッチパネル
３０    レーザダイオード（ＬＤ）
６０    加工ステージ
【図１】
2013240801.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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